Rentrée 2019

PROPOSITION DE SUJET DE THESE

Formulaire demande de financement : ARED - ISblue - ETABLISSEMENTS - …

pour dépôt sur le serveur https://theses.u-bretagneloire.fr/sml au format PDF

Identification du projet

Acronyme du projet (8 caractères maximum) : MAVICC

Intitulé du projet en langue française : Modélisation de l’adaptation de la viticulture littorale et insulaire au

changement climatique

Intitulé du projet en langue anglaise : Modelling the adaptation of coastal and island viticulture to climate change

Domaine d’innovation stratégique (DIS) du projet

Cocher le DIS prioritaire au sein duquel le projet de thèse s'intègre.

□ DIS 1 : Innovations sociales et citoyennes pour une société ouverte et créative

□ DIS 2 : Chaîne alimentaire durable pour des aliments de qualité

□ DIS 3 : Activités maritimes pour une croissance bleue

□ DIS 4 : Technologies pour la société numérique

□ DIS 5 : Santé et bien-être pour une meilleure qualité de vie

□ DIS 6 : Technologies de pointe pour les applications industrielles

□ DIS 7 : Observation et ingénieries écologique et énergétique au service de l'environnement

Si aucun DIS ne correspond, cocher « Projet Blanc ».

□ « Projet Blanc »

Préciser le sous-domaine correspondant : 2B- Nouveaux modèle de production agricole

DIS secondaire si nécessaire :

Présentation de l’établissement porteur (bénéficiaire de l’aide régionale)

Établissement porteur du projet : UBO-IUEM

Ecole Doctorale : EDSML

Identification du-de la responsable du projet (futur-e directeur-trice de thèse)

Nom du laboratoire d’accueil : LETG

Code du laboratoire (U/UMR/USR/EA/JE/…) : UMR 6554 LETG

Directeur du Laboratoire : Serge SUANEZ

Nom de l'équipe de recherche : Télédétection & Géomatique

Nombre HDR dans le laboratoire : 6

Nombre de thèses en cours : 12

Nombre de post-docs en cours : 0

Nom et prénom du directeur de thèse (HDR), porteur du projet : TISSOT Cyril (CR CNRS, HDR)

- e-mail : cyril.tissot@univ-brest.fr

- Téléphone : 0298498681

- Publications récentes du directeur-trice de thèse (nb total et 5 références max au cours des 5 dernières années) :

19 publications de rang A

Irimia L., Patriche C. V., Le Roux R., Quénol H., Tissot C., Sfica L., 2019. Projections of climate suitability for wine

production for the Cotnari wine region (Romania). Present Environment and Sustainable Development, de Gruyter

open.

Minelli A., Tissot C., Rouan M., Le Tixerant M., 2017. Multi-scale modelling for simulating marine activities under

heterogeneous environmental constraints, Revue Internationale de Géomatique, n°2017/2, pp. 249-268.

Tissot C., Neethling E., Rouan M., Barbeau G., Quenol H., Le Coq C., 2017. Modelling environmental impacts on

viticultural ecosystems: A first case study in a regulated wine producing area, Agricultural and Environmental

Information Systems (IJAEIS), n°8(3), pp 1-20.

Quénol H., Marie G., Barbeau G., Van Leeuwen C., Hofmann M., Foss C., Irimia L., Rochard J., Boulanger J-P., Tissot C.,

Miranda C., 2014. Adaptation of viticulture to climate change: high resolution observations of adaptation scenario for

viticulture: the adviclim european project. Bulletin-Oiv, Office International de la Vigne & du Vin, n° 87 (1001-1002-

1003), pp.395-406.

Tissot C., Neethling E., Rouan M., Kervern S., Brosset D., Quenol H., 2014. Modélisation des activités viticoles dans un

contexte de changement climatique, in: Barbeau G., Quenol H, Changement climatique et terroirs viticoles, Edition

Lavoisier TEC&DOC, Paris, pp 331-345.

- Expériences d’encadrement et co-encadrement de doctorants (passées et en cours)

(nom des doctorants dirigés et en cours et antérieurement, sur les 6 années passées : sujet, financement, date de

soutenance, et situation professionnelle actuelle si connue)

Renan Le Roux : Modélisation climatique à l’échelle des terroirs viticoles dans un contexte de changement

climatique. Soutenue le 8 décembre 2017 à l’Université de Rennes 2. Financeur de la thèse : Union Européenne,

programme LIFE ADVICLIM. Situation actuelle : contrat postdoctoral au CIRAD.

Etienne Neethling : Adaptation de la viticulture au changement climatique : vers des stratégies à haute

résolution. Soutenue le 14 décembre 2016 à l’Université de Rennes 2. Financeur de la thèse : Région Bretagne.

Situation actuelle : Enseignant-Chercheur en Agronomie, ESA Angers.

Co-directeur-trice de thèse et co-encadrant scientifique : QUENOL Hervé (DR CNRS, HDR)

- Laboratoire de recherche co-encadrant LETG, UMR 6554 CNRS

- e-mail : herve.quenol@univ-rennes2.fr

- Téléphone : 02 99 14 20 90

- Expériences d’encadrement et co-encadrement de doctorants (passées et en cours)

NABUCET Jean : Apport des données de télédétection à très haute résolution spatiale pour la cartographie de la

végétation en milieu urbain : Application à Rennes Métropole. Soutenue le 30 novembre 2018. Situation actuelle : IE

CNRS.

LOUSSERT Perrine : Suivi phénologique de la végétation par télédétection en contexte agricole intensif : Application aux

terroirs viticoles. Soutenue le 25 mai 2018 à l’Université de Rennes 2. Financeur : MENRT. Situation actuelle :

Ingénieure R&D Télédétection, société Capgemini à Toulouse.

Renan Le Roux : Modélisation climatique à l’échelle des terroirs viticoles dans un contexte de changement

climatique. Soutenue le 8 décembre 2017 à l’Université de Rennes 2. Financeur de la thèse : Union Européenne,

programme LIFE ADVICLIM. Situation actuelle : contrat postdoctoral au CIRAD.

Etienne Neethling : Adaptation de la viticulture au changement climatique : vers des stratégies à haute

résolution. Soutenue le 14 décembre 2016 à l’Université de Rennes 2. Financeur de la thèse : Région Bretagne.

Situation actuelle : Enseignant-Chercheur en Agronomie, ESA Angers.

Le cas échéant, autres collaborations (co-encadrant et laboratoire concerné) :

Présentation du projet (en langue française ou anglaise, 2 à 3 pages)

Résumé du projet (4000 caractères maxi espaces compris) :

Global climate change affects regional climates and has implications for viticulture worldwide. Various studies have

addressed the issue of the impact of climate change on viticulture in many wine-growing regions of the world, but few

studies are devoted to the observation and simulation of climate and climate change at the vineyard level (local scale).

However, variations in vine growth and differences in grape/winequality are often observed over short distances in a

wine-growing region and are linked to local characteristics (slope, soil, seasonalclimate, etc.). The high spatial variability

of climate caused by local factors is often of the same order or even higher than the temperature increase simulated by

the different IPCC scenarios. The winegrowers can adapt to this spatial variability of the climate, notably through their

cultivation practices. This PHD project aims to produce fine-scale climate change adaptation scenarios by combining

simulations of future climate with vine growth models and viticultural practices. These scenarios will be impemented and

applied in French and New Zealand wine-growing regions where the current and future impacts of climate change are

expected to be rather different.

Présentation détaillée du projet :

1 - Hypothèse et questions posées, identification des points de blocages scientifiques

La perspective du changement climatique est l'un des défis majeurs pour l'industrie du vin (Keller, 2010). Pour faire face

aux effets potentiels du changement climatique, notamment face aux risques environnementaux et socio-économiques,

les viticulteurs sont amenés à reconsidérer leurs pratiques et leurs stratégies de production (Battagliniet al., 2009; Fraga

et al., 2012; Mosedale et al., 2016 ; Ollatet al., 2016). Certaines régions viticoles ont déjà atteint voir dépassé leur

optimum thermique pour la culture de la vigne (ex : Europe méditerranéenne, Australie) alors que d'autres, sont

aujourd'hui dans des conditions beaucoup plus favorables qu'il y a quelques décennies (Europe du Nord, Nouvelle-

Zélande, Tasmanie, Patagonie). Les impacts futurs du changement climatique sur la viticulture mondiale posent dans ce

contexte de nombreuses interrogations sur l'évolution géographique des vignobles (Hannah et al, 2013 ; Van Leeuwen et

al, 2013 ; White et al, 2006 ; Fraga et al, 2014 ; Quénol, 2014).

Les vignobles littoraux et insulaires s’avèrent dans ce contexte particulièrement intéressant à étudier au regard de leurs

caractéristiques climatiques spécifiques (régulation thermique associée à l’influence océanique notamment). Dans

certaines régions, soumises à une augmentation importante des températures, ils pourraient constituer des zones

d’adaptations fortement convoitées.

Dans la perspective d’évaluer les potentialités d’adaptation de la viticulture littorale et insulaire à plusieurs scénarios du

changement climatique cette thèse aura pour principal objectif de construire une méthodologie de modélisation

permettant d’aborder cette évaluation de manière prospective.

2 - Approche méthodologique et techniques envisagées :

Sur le plan méthodologique, la thèse mobilisera différents outils de la géomatique, des bases de données et des modèles

à intelligence artificiel distribuée pour construire une approche de modélisation combinant deux niveaux d’échelle. Une

approche à micro-échelle visera à simuler la croissance de la vigne sous contraintes multiples (distance à l'océan, pente,

exposition, nature des sols, variabilité climatique…), à modéliser les itinéraires agronomiques associés aux cycles

phénologiques et à projeter des règles d’adaptation en fonction de différents scénarios. Une approche à méso-échelle

permettra d’évaluer les potentialités d’adaptation à l’échelle des vignobles. Elle sera fondée sur la construction de patterns

spatiaux permettant d’identifier des zones de production optimale au regard de critères bio-physiques, climatiques et

agronomiques (cycles phénologiques, topographie, type de sols, résistance au stress hydrique, itinéraires agronomiques

menés…).

La modélisation de la dynamique de croissance de la vigne mobilisera des algorithmes simples permettant de restituer le

cycle végétatif à partir d'indices bioclimatiques. Ces indices ont été élaborés pour caractériser les potentialités climatiques

d’une région viticole en fonction des types de cépages (Huglin et Schneider, 1998 ; Tonietto and Carbonneau, 2004 ;

Morlat, 2010). De nombreuses études ont montré la forte corrélation entre les indices bioclimatiques, basés sur le calcul

de sommes thermiques et le cycle phénologique de la vigne (Winkler et al., 1974 ; Huglin, 1978 ; Jones et Davis, 2000 ;

Duchêne et Schneider, 2005 ; Van Leeuwen et al., 2008 ; Parker et al., 2011, 2013).

Pour modéliser les stratégies d’adaptation, la thèse s’appuiera sur l’expérience acquise par l’UMR LETG dans différents

programmes de recherche (GICC TERADCLIM, LIFE ADVICLIM) à travers le développement du modèle SEVE

(Simulating Environmental impacts on Viticultural Ecosystems). Testé dans différents vignobles en France (Tissot et al.,

2017) et à l’étranger (Tissot et al., 2014), ce modèle a montré sa capacité à restituer des itinéraires agronomiques en

fonction des conditions d’environnement des sites de production. Le choix de privilégier une approche multi-agents

répond au besoin de considérer une multitude de facteurs intervenant dans la variabilité du cycle de croissance de la

vigne et dans les choix de conduites agronomiques effectués par les viticulteurs. Les interactions entre les composantes

anthropiques (stratégies de production, contraintes socio-économiques) et environnementale (conditions biophysiques,

variabilités climatiques) seront au cœur de l’approche développée dans la thèse dans la perspective de modéliser

l’évolution des systèmes de production dans des contextes prospectifs.

La prise en compte de la variabilité spatiale du climat dans les scénarios du changement climatique reposera sur une

approche multiscalaire (de l'échelle régionale à l'échelle locale). A méso-échelle les sorties du modèle ALADIN à 8km de

résolution seront utilisées pour calculer des patterns agroclimatiques homogènes pour différentes projections

climatiques associées aux scénarios du GIEC. A micro-échelle des méthodes statistiques, basées sur un algorithme

d’apprentissage de type SVR (Support Vector Regression) développé sous R (Le Roux et al., 2017) seront mobilisées. Elles

permettront de produire, à partir d’une série de données historiques d’apprentissage des cartes de températures à haute

résolution pour répercuter la variabilité future à l’échelle des parcelles différents contexte de changement.

Cette recherche s’appuiera sur différents sites d’expérimentation en Bretagne (Finistère sud et Morbihan) et en Nouvelle-

Zélande (Région de Marlborough, Waiheke Island) afin de favoriser une approche comparative des conditions

d’adaptation de vignobles aux caractéristiques agroclimatiques diversifiées. Pour les différents sites, l’objectif sera de

construire des prototypes adaptés aux conditions locales à partir de la structure générique proposée par SEVE. Il s’agira

également d’intégrer les différentes projections climatiques associées aux scénarios du GIEC. Enfin la démarche mise en

œuvre aura également pour finalité de construire une relation d’échange mutuel entre la profession viticole et les

chercheurs impliqués en France et en Nouvelle-Zélande afin de co-construire des hypothèses de simulation dans des

contextes prospectifs. Cette finalité se place dans la perspective de produire des informations permettant aux viticulteurs

de mieux appréhender les impacts potentiels de l’évolution du climat sur leur activité.

3 - Positionnement et environnement scientifique dans le contexte régional, national et international :

Sur la partie néozélandaise, la thèse sera adossée au Laboratoire International Associé VinAdpat (Scénarios à haute

résolution d'adaptation des agrosystèmes au changement climatique : application à la viticulture) qui a débuté en janvier

2019. Cette configuration permettra de bénéficier de l’expérience des équipes de recherches de Blenheim (cycle

phénologique, systèmes de production viticole) et de l'université de Canterbury à Christchurch (modélisation climatique).

L'implication de NZ Winegrowers Research Centre (Blenheim) apportera un soutien logistique lors des missions sur le

terrain en Nouvelle Zélande. En Bretagne la complémentarité de équipes brestoises (modélisation multi-agents) et

rennaises (modélisation climatique aux échelle fines) de LETG sera mobilisée pour assurer un ancrage régional de la

thèse et disposer d’un panel de méthodes et d’outils couvrant l’ensemble de la problématique abordée.

4 - Pour la région Bretagne: adéquation du projet au regard du DIS de rattachement (et/ou du DIS secondaire).

Dans le contexte de la DIS 2B (nouveaux modèles de production agricole), cette thèse contribuera à évaluer les conditions

d’implantation de la viticulture en Bretagne dans le contexte du changement climatique. Elle fournira différents scenarios

permettant d’identifier les trajectoires d’évolutions potentielles des zones viticoles actuelles mais également de

déterminer des zones agroclimatiques favorable à moyen et long terme (à l’horizon 2100).

5 - Si « projet blanc » (hors DIS), préciser les raisons de ce choix :

6 - Si lien avec projet ERC, préciser lequel :

7 - Autres informations utiles (CPER, FEDER, concernant la politique régionale) :

8 - Le cas échéant, précisez le lien du sujet avec les thèmes ISblue

la régulation du climat par l'océan

les interactions entre la Terre et l'océan

la durabilité des systèmes côtiers

l'océan vivant et les services écosystémiques les systèmes d'observation à long terme

Le cas échéant (si financement ISblue demandé): en regard de la formation par la recherche du futur docteur,

perspectives d'insertion professionnelle dans le milieu académique et non académique

Insertions professionnelles possibles :

Dans le secteur privé : grands groupes du domaine viticole, coopératives de production ou instances de régulation.

Dans le secteur public : centres de recherches (CIRAD, CNRS, INRA), une carrière d’enseignant chercheur est

également envisageable.

9 - Contexte scientifique et partenarial : éléments généraux

La thèse sera encadrée par les entités brestoises et rennaises de l’UMR LETG. Elle bénéficiera dans ce contexte des

équipements et des compétences de ces deux pôles. Sur Brest une chaîne de simulation multi-agents sera mise à

disposition du (de la) doctorant.e. Sur Rennes le (la) doctorant.e aura accès à la chaîne de downscalling climatique mise

en œuvre sur différents terrains nationaux et internationaux (dont la Nouvelle-Zélande).

Au niveau néozélandais le (la) doctorant.e sera accueilli-e par les équipes de recherches membre du laboratoire

international associé VinAdapt. Les missions seront prises en charge par le LIA.

Partenariat international :

Université de Canterbury (Nouvelle-Zélande)

NZ Winegrowers Research Centre Blenheim (Nouvelle Zélande)

Partenariat national :

Parc Naturel Régional du Golfe du Morbihan (France)

10 - Si projet de co-tutelle, internationale, précisez le pays et l’établissement

11 - Financements Région Bretagne acquis par le porteur au cours des 3 dernières années (titre, montant)

Aucun

12 - Si projet cofinancé, nom du cofinanceur (sollicité et ou acquis)

13 - Si cofinancement refusé, autres sources de cofinancement identifiées

Le – la candidat.e

Profil souhaité du candidat (compétences scientifiques et techniques requises) :

Géomaticien-ne avec une expérience en agronomie (connaissance du milieu viticole souhaitée)

Agronome avec de fortes compétences en géomatique (traitement de l’information géographique numérique, base de

données spatio-temporelles, modélisation)

Projet de thèse en cotutelle internationale

S’agit-il d’un projet de thèse en cotutelle internationale (oui/non) : non

Si oui, préciser l’établissement pressenti (et le pays de rattachement) :

Ce projet de thèse fera-t-il l'objet d'un cofinancement international (oui/non) : non

(Rémunération du doctorant par l'établissement implanté sur le territoire régional (18 mois sur 36 mois), et l'établissement

étranger, qui s'engage également à rémunérer le doctorant dans le cadre de son séjour à l'étranger, soit durant 18 mois -a

minima-)

En cas de cofinancement international, préciser -si vous en avez connaissance- l'organisation du calendrier

des périodes de séjour :

Financement du projet de thèse

Part de l’enveloppe financière régionale affectée au projet :

□ Financement Région 100 % □ Financement Région 50 % (préconisé)

En cas de financement à 50 %, le cofinancement est-il déjà identifié (oui/non) :

Si oui, préciser la nature du cofinancement (ANR, partenaire privé, Ademe, etc.) :

Si le cofinancement n'est pas encore confirmé, date prévue de réponse du cofinanceur :

En cas de non-obtention du cofinancement demandé, une autre source de cofinancement est-elle

identifiée (oui/non) :